ArcGIS für District Energy: Verfolgung thermischer Energie
Von Tom DeWitte und Tom Coolidge
Der Zweck eines District-Energy-Systems besteht darin, thermische Energie zu den Kunden zu transportieren (Fernwärme) oder thermische Energie von den Kunden wegzutransportieren (Fernkühlung). Es klingt einfach, doch die geschlossene Natur der Rohrnetzwerke von District Energy macht sie zu einigen der kompliziertesten Versorgungsrohrnetzwerke.
Die Modellierung des Flusses durch dieses komplizierte Netzwerk aus Energieanlagen, Rohren, Pumpen, Ventilen und schließlich Gebäuden ist nicht einfach. Dennoch ist es für Planer, Ingenieure und Betreiber des Rohrnetzes von entscheidender Bedeutung zu verstehen, wie ihr Produkt zu und von ihren Kunden gelangt. Dies wird noch komplizierter, wenn die District-Energy-Organisation Zirkulationszonen mit Wärmetauschern nutzt. In dieser Systemkonfiguration ist der Wasserfluss nicht derselbe wie der Fluss der thermischen Energie. Dies erfordert eine Anwendung und ein Datenmodell, das intelligent genug ist, zwischen Wasserfluss und thermischem Energiefluss zu unterscheiden.
Hier kann ArcGIS mit seiner ArcGIS Utility Network-Funktionalität und dem District Energy Data Model helfen.
Thermische Energie und Fernwärme
Beim Modellieren eines Fernwärmerohrnetzes ist es wichtig zu verstehen, wo die Energie beginnt und wohin sie geht.
Bei der Fernwärme beginnt die Energie typischerweise in der Energieanlage. Von der Energieanlage transportiert das erhitzte Wasser oder Dampf die thermische Energie durch Rohre, Pumpen, Wärmetauscher, Ventile, weitere Rohre und schließlich zu einem Gebäude. Der Kunde in diesem Gebäude verbraucht die thermische Energie zur Beheizung seines Hauses. In einem vollständigen Kreislaufsystem kehrt das nun abgekühlte Wasser zur Energieanlage zurück, um erneut erhitzt zu werden.
Thermische Energie und Fernkühlung
Beim Modellieren eines Fernkühlrohrnetzes beginnt die thermische Energie beim Kunden und wird zur Kühlanlage transportiert, wo sie typischerweise an die Luft abgegeben wird.
In einem vollständigen Kreislaufsystem wird nach der Abgabe der thermischen Energie an die Luft diese an Kältemaschinen weitergeleitet, um weitere thermische Energie zu entziehen. Dies führt zu einer zusätzlichen Absenkung der Wassertemperatur. Sobald es gekühlt ist, wird es durch Rohre, Pumpen, Wärmetauscher, Ventile und weitere Rohre transportiert, bevor es das Gebäude des Kunden erreicht. Im Gebäude nimmt das gekühlte Wasser die Abwärme des Kunden auf und transportiert sie zurück zur Kühlanlage.
Nutzung des Utility Network
Die Modellierung dieses realen Transports von thermischer Energie durch ein Rohrnetz erfordert mehr als nur das Verständnis darüber, wie Rohre, Pumpen, Wärmetauscher, Ventile und andere Komponenten verbunden sind. Es erfordert die Fähigkeit zu verstehen, welche Pumpen in Betrieb sind und welche Ventile geschlossen sind. Außerdem muss zwischen kathodischen Schutzleitungen und Leckerkennungskabeln unterschieden werden. Diese Leitungen sind mit den Rohren verbunden übertragen jedoch keine thermische Energie. Um diese zusätzlichen realen Komplexitäten genau darzustellen, benötigen wir ein fortschrittlicheres Konnektivitätsmodell. Wir müssen das Utility Network nutzen.
Das Utility Network ist eine Erweiterung von ArcGIS. ArcGIS ist das geografische Informationssystem (GIS), das von Esri bereitgestellt wird.
Was den Fluss thermischer Energie stoppt
Mit dem Utility Network kommt das Trace-Geoverarbeitungswerkzeug. Eine Konfiguration dieses Werkzeugs wird verwendet, um die Verfolgung des Flusses thermischer Energie durchzuführen. Um die Verfolgung des Flusses thermischer Energie korrekt zu konfigurieren, ist ein reales Verständnis erforderlich, was den Fluss thermischer Energie stoppen kann.
In der Realität behindern Geräte, die geschlossen sind, wie ein Ventil, oder nicht in Betrieb sind, wie eine Pumpe, den Fluss der thermischen Energie. Ergänzen Sie diese Liste um alle Rohrabschnitte oder Geräte, die außer Betrieb sind, wie stillgelegte Rohrabschnitte oder vorgeschlagene Rohrabschnitte, die noch nicht gebaut wurden. Schließlich müssen kathodische Schutzleitungen und Leckerkennungskabel ausgeschlossen werden, da sie Teil des Rohrnetzes sind aber keinen Fluss thermischer Energie leiten.
Bei Verwendung des District Energy Utility Network Foundation-Datenmodells sehen diese Einschränkungen folgendermaßen aus:
- Rohrabschnitt oder Anlage ist außer Betrieb: Lifecycle Status ungleich In Service
- Ventil ist geschlossen: Device Status gleich closed
- Pumpe ist nicht in Betrieb: Device Status gleich closed
- Kathodische Schutzleitungen: Kategorie gleich CP Only
- Leckerkennungskabel: Kategorie gleich Leak Detection Only
Konfiguration des Trace-Werkzeugs
Das Trace-Geoverarbeitungswerkzeug in ArcGIS Pro hat viele Parameter. So übertragen Sie die Einschränkungen in die spezifischen Einstellungen im Trace-Werkzeug.
Der Typ der Verfolgung wird eine Downstream-Verfolgung sein unter Nutzung des DHC-Domänennetzwerks und des DHC Energy Tier. Die Einstellung des Tiers auf „DHC Energy Tier“ ist wichtig, da sie die Flussquelle als Energieanlage/Kälteanlage festlegt im Gegensatz zum „DHC Pressure“-Tier, welches die Quelle als Pumpen im System festlegen würde.
Die Einschränkungen werden als Traversability Barriers hinzugefügt. Wenn eine dieser Einschränkungen zutrifft, wird die Verfolgung nicht über das Asset hinausgehen.
Wenn diese Verfolgung ausgeführt wird, gibt sie alle Rohrabschnitte, Geräte, Armaturen und Kundenanschlusspunkte zurück, die thermische Energie vom angegebenen Startpunkt erhalten.
Dies umfasst sowohl den Zulauf- als auch den Rücklaufbereich des Rohrnetzes.
Wenn Sie eine Fernwärmeorganisation sind und nur am Fluss der thermischen Energie interessiert sind, der den Kunden mit Energie versorgt, können Sie eine Filterbarriere hinzufügen:
- Rohrabschnitte sind nur Versorgungsleitungen: Line Asset Type ungleich supply
Dies gibt eine Auswahlmenge des Rohrnetzes zurück, welche zeigt wie die thermische Energie vom angegebenen Ort zum Kunden durch das Rohrnetz verläuft.
Die gleiche Konfiguration funktioniert auch im Fernkühlrohrnetz.
Teilen der Verfolgung
Jetzt wissen Sie also, wie Sie das Trace-Werkzeug konfigurieren können um eine Verfolgung des Flusses thermischer Energie durchzuführen – wie teilen Sie dies mit anderen in Ihrer Organisation? Und wie teilen Sie es so, dass nicht jeder manuell diese Konfiguration des Trace-Werkzeugs durchführen muss? Hier kommt die neue Funktionalität ins Spiel, die eingeführt wurde bei ArcGIS 10.9, genannt Trace Configurations, ist nützlich.<\/P>
Trace Configurations ist die Fähigkeit, eine Konfiguration des Trace Tools innerhalb der Geodatabase zu speichern. Wenn die Thermal Energy Flow-Spur in der Geodatabase gespeichert wird, müssen andere Desktop-, Web- und Mobile-Benutzer nicht wissen, wie das Tool konfiguriert wird.<\/P>
Eine einfache Überprüfung der Option „Use Trace Configuration“ entfernt alle Konfigurationsoptionen und ersetzt sie durch ein einfaches Pulldown-Menü, aus dem der Endbenutzer auswählen kann.<\/P>
<\/span><\/P>Die zentrale Speicherung der Trace-Konfiguration und deren Zugänglichkeit für Endbenutzer stellt sicher, dass jeder eine ordnungsgemäß konfigurierte Thermal Energy Flow-Spur ausführt.<\/P>Zusammenfassung<\/H2>Planer, Ingenieure und Betreiber benötigen diese Art der fortgeschrittenen Flussmodellierung, um ihre täglichen Aktivitäten zu unterstützen. Die Modellierung des thermischen Energieflusses ist nur eine der vielen Arten von Wasser-, thermischen-, kathodischen Schutz- und Leckageerkennungsflussanalysen, die mit dem ArcGIS Utility Network konfiguriert werden können. Diese Trace-Fähigkeiten helfen dabei, einige der Komplexität bei der Wartung und dem Betrieb eines Fernwärmerohrsystems zu reduzieren.<\/P>BITTE BEACHTEN SIE: Die Beiträge auf dieser Seite sind unsere eigenen und stellen nicht unbedingt die Positionen, Strategien oder Meinungen von Esri dar.<\/EM><\/P>
